Master 2 Mention toxicologie Spécialité: Toxicologie humaine, évaluation des risques, vigilances - Toxicologie d organes

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1 Master 2 Mention toxicologie Spécialité: Toxicologie humaine, évaluation des risques, vigilances - Toxicologie d organes Perspectives: méthodes alternatives Emmanuel LEMAZURIER HISTORIQUE Expérimentation animale pharmaceutique: accès à un organisme entier qui ne soit pas l homme Descriptif Mécanistique Applicatif

2 HISTORIQUE Expérimentation animale vétérinaire: médecine vétérinaire Descriptif Mécanistique Applicatif HISTORIQUE En recherche Galien de Pergame: catalogue des exp depuis 300 av JC sur les nerfs sensoriels, moteurs et tendons Andreas Vesalius: illustration des cours d anatomie en pratiquant des vivisections sur des animaux William Harvey: élucide circulation du sang sur plusieurs animaux et extrapole à l homme. Fondement de la physiologie comparative François Magendie: fonctions corporelles résultent du fonctionnement concourant de plusieurs organes. Fondement de la physiologie moderne, début de l ère des expériences invasives sur l animal 1813 Claude Bernard: approche systématique de l expérimentation nécessite le maintien constant de tous les paramètres sauf la variable sous étude

3 HISTORIQUE En recherche 1842 Crawford Long: découvre les propriétés anesthésiques de l éther 1847 William Morton prône l anesthésie par l éther en chirurgies sophistiquées 1882 Découverte du Bacille de la tuberculose. Découverte du serum antidiphtérique (diminution de 40% à 10% de la mortalité infantile) extraction de la première hormone 1909 traitement chimique de la syphilis 1920 Frederik Banting et Charles Best découvre l insuline HISTORIQUE En éthique 1260 St Thomas d Aquin: Summa Theologiae allègue que les humains sont uniques et que les animaux n ayant pas d esprit, les données ne pouvaient être transposées Descartes: métaphysique chrétienne et idéologie de l animal machine convenant aux premiers vivisectionnistes Robert Boyle, Robert Hooke et Richard Lower premiers biologistes à s inquiéter du bien être animal et à s objecter moralement à la cruauté : Alexander pope et Samuel Johnson allèguent que les animaux peuvent ressentir la douleur Jeremy Bentham fondateur de l utilitarisme moral permet le passage à une vision admettant la capacité des animaux à souffrir.

4 HISTORIQUE En éthique 1776 Humphrey Primat notion du devoir de protection des animaux pour eux-mêmes sans égard au fait qu ils aient une âme ou pas Marshall hall propose que les procédures en expérimentation animale soient règlementées Auguste Comte approche positiviste: différencier entre recherche et valeurs éthiques Création de la UK Royal Society for the Prevention of Cruelty to Animals (UKRSPCA) 1847 Objection de la UKRSPCA à toutes procédures faisant souffrir l animal. HISTORIQUE En éthique 1871 La UKRSPCA publie les lignes directrices pour minimiser la souffrance et décourager les expérimentations animales non fondées 1871 Charles Darwin publie The Descent of Man et Selection in Relation to Sex et Expression of the Emotions in Man and Animals 1875 Dépôt devant la Chambre des communes du RU d un projet de loi réglementant la vivisection et un projet de loi de dispositions contraires prônant un environnement non-réglementé de l expérimentation animale. Abolition de The Cruelty to Animal Acts 1906 Création d une seconde Commission Royale sur la Vivisection (The Royal Commission on Vivisection). Contexte social non porteur (guerre) Mise en place de la règle des 3Rs: Reduce, Refine, Replace

5 HISTORIQUE Toxicologie Antiquité Connaissance des poisons pour l homme et l animal, catégorisation et étude des poisons, concept de «gouteurs royaux» Socrates ( Av JC) nombreuse victimes d empoisonnement sont célèbres, belles années de la cigüe dont le principe actif est la coniine Europe du 15 ème siècle les italiens élèvent l empoisonnement au rang d art, on parle de «risque normal de la vie» Paracelse ( ) contribue au développement de la toxicologie scientifique, concept de relation dose et d effet de l entité chimique (toxicon) Orfila ( ) médecin personnel de Louis XVIII, père de la toxicologie moderne, défend la nécessité de l analyse chimique pour prouver la relation cause à effet. HISTORIQUE L autorisation de mise sur le marché Directive 65/65/CEE du Conseil, du 26 janvier 1965, rapprochement des dispositions législatives, réglementaires et administratives relatives aux médicaments. Pour être commercialisé, tout médicament fabriqué industriellement doit faire l'objet d'une AMM, délivrée par les autorités compétentes européennes ou nationales que sont EMEA ou l'afssaps

6 HISTORIQUE La classification et l étiquetage 1967, directive 67/548/CEE sur la classification et l'étiquetage des substances chimiques dangereuses, complétée en 1988 par la directive 88/379/CEE sur les préparations. Identifier précisément les propriétés de danger des substances ou des préparations, de les classer en fonction de ces propriétés et d'informer les utilisateurs et en particulier les travailleurs sur ces dangers par le moyen de l'étiquetage ou de la fiche de données de sécurité (FDS). HISTORIQUE La fabrication et la mise sur le marché des produits cosmétiques 1976 directive 76/768/CEE du Conseil, du 27 juillet 1976, concernant le rapprochement des législations des États membres relatives aux produits cosmétiques Régule la fabrication et la mise sur le marché des produits cosmétiques. Son principal objectif est d assurer que les cosmétiques ne sont pas nocifs sous des conditions d utilisation normales ou prévisibles.

7 UTILISATION DE L ANIMAL: ETAT DE L ART EN FRANCE Utilisations des animaux Produits concernés par les 11% d essais toxicologiques Source: Ministère de la recherche EVOLUTION La pression pour le recours aux méthodes alternatives en expérimentation animale 3Rs 1959: Raffiner, Réduire, Remplacer Russel and Burch Directive cosmétique Septembre 2004: 7 ème amendement, a conduit à l'interdiction des essais sur animaux à des fins cosmétiques. Pour les matières premières, les interdictions qui figurent dans la Directive cosmétique sont prévues pour entrer en vigueur au plus tard en 2009 et L'interdiction ne deviendra donc effective qu'au fur et à mesure de la validation par l'ecvam des méthodes alternatives.

8 EVOLUTION La pression pour le recours aux méthodes alternatives en expérimentation animale REACH Juin 2007: promeut des méthodes alternatives d évaluation des dangers des substances en plaçant l élaboration de solutions alternatives à l expérimentation animale au rang des priorités de la future recherche européenne. Lorsque les méthodes auront été validées, le règlement REACH sera adapté pour exclure progressivement et le plus rapidement possible les essais sur les animaux. Directive sur l expérimentation animale Septembre 2008: veille à établir un équilibre entre l'amélioration du bien-être animal et la contribution à la recherche contre les maladies. Les États membres disposeront d'un délai de deux ans pour se conformer aux nouvelles dispositions, qui visent à faire baisser, pour des raisons éthiques, le nombre d'animaux utilisés à des fins d'expérimentation scientifique, sans entraver la recherche en évaluant les conséquences. LA VALIDATION DES METHODES Gestion au niveau européen par l ECVAM: European Center for Validation of Alternative Methods Suivre la règle des 3Rs: Réduire, Raffiner, Remplacer Cible 3Rs Validation réglementaire Validation scientifique Réduire 4 (vaccins) 0 Raffiner 3 (in vivo) 4 (in vivo, ex vivo) Remplacer 8 (cutané) 5 (in vitro) 1 méthode cutanée remplacée 2 méthodes en discussion depuis 2002 pour suppression Source: ECVAM

9 LA VALIDATION DES METHODES Depuis 1991l ECVAM a réalisé: - 27 méthodes alternatives ont été développées (1 seule en écotoxicologie) dont 15 validées (cutanées principalement) - 1 seule méthode supprimée pour une cinquantaine de méthodes réglementaires in vivo (en écotoxicologie et en toxicologie) utilisées pour tester les dangers des substances chimiques Source: ECVAM LA VALIDATION DES METHODES - Validation scientifique par une approche d inter-comparaison avec des tests in vivo raisonnés - Approche de type «Critical Path Initiative»: développement, évaluation et fabrication d outils de meilleure qualité, de façon plus rapide et plus économique. Nécessite une démarche de normalisation du procédé pour un passage en phase industrielle (FDA Critical path Report, March 2004, - Pré-validation réglementaire au sens du guide 34 OCDE (OECD (2005) Guidance Document on the validation and international acceptance of new or updated test methods for hazard assessment. OECD Environment, Health and Safety Publications. Series on Testing and Assessment No. 34. ENV/JM/ MONO(2005)14, Paris) ou du guide 69 pour les QSARS OECD (2007a) Guidance Document on the validation of (quantitative) structure-activity relationship [(Q)SAR] models. OECD Environment, Health and Safety Publications. Series on Testing and Assessment No. 69. ENV/JM/MONO(2007)2, Paris - Validation réglementaire: processus d évaluation par ECVAM et transposition au niveau OCDE

10 VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE L un ne peut représenter le tout NOUVELLES APPROCHES Reproduire l organisation 3D et perfusé d un tissu ou d un organe Plate-forme microfluidique/microfabrication Validation de méthodes alternatives Screening de substances Couplage à la modélisation Couplage multi-organes Foie Rein Exemple UTC actuel Shuler et al.

11 APPROCHE INTEGREE Profils cinétiques in vivo Données générées par les puces à cellules Concentrations Time Clairance, mortalité. PREDICTION Les niveaux d investigation Modélisation

12 STRATEGIE TEST AIDE A LA DECISION Exposition Scenario Evaluation des risques Dose réponse Contrôle de l exposition Tests permettant une relation dose réponse Prendre en compte tous les scenarii et toutes les possibilités: envisageables car ils sont continus et les simulations Monte Carlo permettent de moyenner toutes ces possibilités. BIOLOGIE SYSTEMIQUE Biologie systémique: - Définition: analyse quantitative des interactions dynamiques entre les composants du système biologique. - But: comprendre le comportement du système dans son ensemble et permettre la mise en place des prédictions de ses comportements - Outils: concepts mathématiques appliqués aux systèmes biologiques permettant au processus itératif de s installer entre les laboratoires expérimentaux et la modélisation informatique.

13 Vers la Biologie Systémique Exemples: Approche mécanistique Alzheimer Phénotypage Stress Bactérien Vers la Biologie Systémique Exemples: Toxicologie

14 Conclusion REACH Données, méthodes alternatives Modélisation Toxicologie Prédictive Boite à outils pour l aide à la décision VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE L acceptation de la méthode se fera: - Par sa qualité scientifique - Par son opérationnalité industrielle - Par sa qualité réglementaire

15 VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Qualité scientifique: Tests in vivo Tests in vitro statiques et dynamiques Modélisation mathématique et biologie systémique VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Qualité scientifique:

16 VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Qualité scientifique: Evaluation des conséquences de l expérimentation - Originalité de l expérimentation - Finalité: approche mécanistique vs approche appliquée - Dimension et représentativité de l objet biologique: cellule, organe, organisme, population - Qualité expérimentale: dose, effets délétères, limitation de la souffrance VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Opérationnalité industrielle: Les Biomarqueurs: Toutes mesures reflétant une interaction entre un système biologique et un agent toxique de nature chimique, physique ou biologique (WHO 1993)

17 VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Opérationnalité industrielle: - quelle méthode - domaine d applicabilité - reproductible - sensible - extrapolable - «codable» - coût VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Opérationnalité industrielle: Demande une grille d évaluation des données. - quelle méthode: évaluation par - facilité de mise en œuvre - champ d application de la méthode (tox générale ou ciblée) - performance: reproductibilité, effet de santé ciblé - coût - éthique - domaine d applicabilité: évaluation par pertinence exemple: augmentation du poids de l animal est le reflet d un trouble de type neurologique

18 VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Opérationnalité industrielle: - reproductible: évaluation par fréquence - exemple: stress oxydatif - sensible: évaluation par - doseentraînant la donnée - robustesse statistique (nombre de réplicats, test, ) - méthode (histopathologie) VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Opérationnalité industrielle: - extrapolable: évaluation par - statisticien - pertinence (tératologie) - codable: évaluation par - informaticien - donnée qualitative / quantitative (hyperplasie / DL50)

19 VALIDATION VERSUS RECONNAISSANCE Qualité règlementaire: - Connaissance de la méthode - Interprétation des données - Sortir du «gold standard» - FORMATION